2011年第12期（总036期）

萍乡工业陶瓷技术服务中心                                            2011年12月27日

·综述·

创新升级   赢得未来

        ——2011年湘东区陶瓷产业转型纪实

陈 子 瑛          

今年以来，在市委、市政府“科学发展、城市转型、赶超跨越”战略指引下，在区委、区政府围绕“建设赣西工业经济重镇”和“科技引领发展”战略指导下，在“湘东精神”的激励下，我区陶瓷产业主动跳出传统产业的圈子，积极投身新兴产业，试水高精尖行业，在“十二五”开局之年，取得了丰硕的成果。

一、高技术含量高附加值产品加速涌现

建设赣西工业经济重镇，其核心是打造产出高技术含量高附加值产品的能力。湘东区在这方面已跨出了重要一步：2011年，多家陶瓷企业在区科技局的引领帮扶下，申请专利16项，申报创新基金项目6个，涌现出一批优秀的科技成果。东桥瓷厂创新性地采用羟基铁与镁质助烧剂复合，在陶瓷基料颗粒表面成功包覆一层可控的羟基氧化铁，并通过煅烧活化形成与基体结合牢固、高效的吸附层，成功开发出了一种集物理过滤和化学吸附于一体的新型过滤材料——羟基铁包覆滤料新产品，该产品总体技术达到了国际先进水平，并通过了省级重点新产品鉴定，实现了悬浮态颗粒物过滤与溶解态污染物吸附同步去除的功能，对工业废水和饮用水具有很好的过滤和除砷、氟、油等有害杂质的效果；汇华填料研发的“HH高效氨分解催化剂”通过了重点新产品鉴定，总体技术水平达到国际先进水平,该项目创新性地以MgO为主体、片状石墨和活性炭为复合造孔剂、金红石为烧结助剂，经1550度高温烧结制成高强度、高比表面积的柱状带通孔催化剂载体，具有催化效率高、使用寿命长等特点；科兴特种陶瓷有限公司研发的高温材料、高孔密度蜂窝陶瓷等产品领域取得重大突破，填补多项国内国际空白，目前致力于研发太阳能光热发电和高、低温储能用相变蓄热陶瓷......

湘东区就像一个大车间，一个个高附加值的“湘东创造”产品不断涌现，不仅反映其在产业、行业中较高的技术水平，也体现企业因管理创新和自主创新等取得的较高效益，更折射出湘东区政府和企业共同努力的结果，这也使得经济发展方式正在由偏重规模扩张向注重质量效益转变。

二、高科技项目建设如火如荼

今年，湘东陶瓷行业的企业家和科技工作者为进一步加快湘东区产业结构战略性调整，贯彻落实科学发展观，紧紧围绕区委、区政府“一个目标、两线布局、双轮驱动、三个突破、五个推进”的工作大局，以服务经济转型为主旨，以推进陶瓷产业自主创新和科技进步为主线，倾力打造高科技项目，促进陶瓷产业优势再打造、规模再壮大、层次再提升、结构再优化，使陶瓷产业成为湘东区工业经济发展的支撑板块，而展开了一系列大动作。

年初，普天高科实业有限公司开发的微孔陶瓷除尘器和陶瓷膜过滤器等高技术成果即开始产业化，一期工程投资1.6亿元，建成后可形成年产500套微孔陶瓷除尘器，可实现年产值3.5亿元，年创税6000万元，可望在钢铁、有色金属、水泥、化工、建材、火力发电、垃圾焚烧等行业得到广泛的应用。目前一期工程量已完成50%，预计明年可顺利投产；黄冠化工积极响应区委区政府的号召，着力转变发展方式，毅然停产了技术含量低、市场已落伍的产品，投资2000多万元，新建一条10000吨/年烧结板状刚玉生产线，其年产值可达7000多万元。烧结板状刚玉是一种可替代高能耗电熔刚玉的新型耐火原料，具有良好的抗热震能力，既可以作为骨料应用在各种铝质耐火材料中，也可以添加到其他铝质不定形耐火材料中，其使用寿命是电熔刚玉的四倍，可以更广泛用于铸造、化工、陶瓷、玻璃、电子等行业，亦可用于绝缘子、窑具、蜂窝陶瓷蓄热体和催化剂载体等领域。这标志着该公司在创新提升中迈出了坚实的一步。该项目采用国内最先进超高温竖窑煅烧、自动化远程操作生产工艺，势必引领湘东陶瓷产业的新一轮技术革新和升级，并载入湘东工业陶瓷发展史册......

    从实际出发，注重传统产业升级改造，注重高科技项目的培植发展，不断加大自主创新力度，湘东区在加快高科技项目的发展上取得了重要阶段性成果。

    三、节能减排持续深入成果丰硕

作为“十二五”的重头戏，湘东区节能减排工作持续深入进行，取得了很好的成效，在产品结构调整、能源综合利用、创新工艺装备、推进节能减排等诸多方面实现新的发展和跨越。2011年共组织申报市级以上节能项目16项，区发改委、工信委、财政局、工业陶瓷技术服务中心等部门、单位及时开展了对科技项目的调研、筛选工作，重点走访联系了30多家陶瓷企业，不仅对初步确定的重点项目给予了申报指导服务，更帮助企业解决了节能减排的技术瓶颈和其他实际问题，督导企业全面系统地完成了节能降耗与能源管理系统建设，顺利通过了国家发改委组织的审核验收，共计争取节能减排资金数千万元。通过节能减排工作的开展，不仅取得了良好的社会效益和经济效益，还带动了企业技术、管理、人才等多方面齐头并进。

四、创新平台建设方兴未艾，人才队伍进一步壮大

湘东区进一步强化了创新载体建设，完善了科技服务平台，为企业技术进步提供了支撑和引领。为了进一步整合地区科技要素，充分发挥地区资源优势，我区从人才培养、产品研发、检测、推广、展销等环节入手，加快工业陶瓷人才培训中心、陶瓷产品研发中心、工业陶瓷技术服务中心、工业陶瓷产品展示中心、工业陶瓷国家测试中心“五个中心”的建设。在此基础上，组建了“萍乡工业陶瓷生产力促进中心”，并通过多种途径争取上级资金和项目支持,完善了中心建设。为企业申报国家和省级各类科技项目，搭建了多渠道、多层次、多元化的技术创新投融资平台。同时，我区也在积极开展申报和创建省级陶瓷工程技术中心和博士后工作站有关工作，11月5日，赴景德镇陶院国家日用和建陶工程技术中心及博士后工作站考察学习，并初步完成了江西省工业陶瓷工程技术中心和博士后工作站申报材料的编写。

坚持“对外开放，合作交流，向国内外顶尖水平看齐”的准则，为及时了解掌握陶瓷方面的前沿科技、市场动态，为企业开辟技术合作和引进的渠道，我区采取“走出去，请进来”的办法，多次组织企业家和技术人员参加产学研对接，甚至跨出国门与日本等发达国家开展技术交流，并邀请国内外专家学者到我区指导、讲学。2011年，我区继续加强了与全国在陶瓷技术领域有领先优势的85所科研、教育机构的联系和对接。今年4月7日至9日，组织全区重点陶瓷企业和有关单位赴上海参加了“第三届国际工业陶瓷展”，与上海大学材料学院进行了对接；5月25日，又组织部分企业参加了在广州举行的“中国国际陶瓷工业展览会”，深度了解世界陶瓷市场和技术动态；6月27日，组织全区重点陶瓷企业主参加了在武汉举行的“中国工业陶瓷与技术陶瓷联合学术研讨会”；11月份，组织企业参加2011亚洲陶瓷技术研讨会；11月6日～7日，龙发实业、黄冠化工、西源填料等8家企业到长沙参加了与中南大学的对接会......目前，共有35家企业分别与23所院校建立了稳固的合作关系。湘东区以实际行动引领企业，拓宽视野，搅活思想，进一步增强了企业自主创新意识和转型升级的力度，特别是为产学研对接提供了实实在在的帮助和支持，因而陶瓷产业得以顺利转型，并取得巨大成效。此举得到了科技部和省厅领导的好评和认可，4月21日，全省科技对外开放现场交流会在萍乡召开，并把我区的生产力促进中心列主要亮点，向全省作了推介。5月28 日，全省科技入园工作会议暨全省生产力促进中心经验交流现场会也在萍乡召开，陶瓷技术中心再次成为典型，并被推荐为先进代表在大会作经验介绍发言。

在不断完善创新平台建设的同时，湘东区的人才队伍也在进一步的壮大中。一大批科技成果和优秀人才被引进推介至企业，据统计，全行业今年招贤纳才达110余人，行业涉及陶瓷技术、管理、计算机和信息、金融和外贸等。高素质人才的引入，有效的提升了企业自主创新能力，有力地推动了企业升级。

如果说技术创新是企业发展的新引擎，那么政府就如一支助燃剂，只有鼓励企业开发或引进具有自主知识产权的新产品，才能为未来赢得主动。历史和现实无比雄辩地证明，科技创新支撑发展，科技创新创造未来。高悬科技创新之帆，湘东这艘巨轮定能破浪远航！

·他山之石·

从陶到瓷,从金属陶瓷到纳米陶瓷刀具谈科技创新

    陶瓷的发展经历了一个漫长的历史时期,从最初的陶器发展到瓷器,从传统陶瓷到先进陶瓷,可以说是人类文明发展的一个缩影,是人类的需求和科技进步使然。从陶器发展到瓷器是人类对陶瓷制备技术逐渐认知的过程；从传统陶瓷到近代先进陶瓷则是工业革命和科学技术进步的产物。而现代为了满足特殊要求的高性能陶瓷,则更加离不开科学技术的进步。

    一、陶瓷发展的科技进步史

    八千年前,人类在火堆中把用黏土做的器皿烧制成坚硬的陶器。陶器的出现使人类社会生产力产生了一次飞跃。随着金属冶炼技术的发展,人类发明了釉，陶器最终发展到了瓷器,这是陶瓷发展史的一个里程碑，这一过程经历了六千多年。

    陶器、瓷器的发展极大地丰富了人类生产、生活的需要。然而,从传统陶瓷发展到先进陶瓷,其间又经历了近两千年的历史。直到二十世纪四、五十年代,随着电子工业的迅速发展和宇宙开发、原子能工业的兴起,以及激光技术、传感技术、光电技术等新技术的出现,对陶瓷材料提出了很高的要求。迫使人们从原料、成形和烧结工艺上进行改进和创新。从而,实现了传统陶瓷到先进陶瓷的飞跃。

    经过半个多世纪的发展,同其它领域一样,先进陶瓷也将迎接纳米时代的到来。陶瓷的发展正面临着第三次飞跃。即从微米向纳米陶瓷发展、向结构功能一体化和多功能发展、向陶瓷基复合材料发展。陶瓷的发展历史,又一次向人们揭示了“科学技术是生产力”的道理。当代科学技术的进步已使科学技术成为了“第一生产力”。

    二、金属陶瓷到纳米陶瓷刀具革命

    在陶瓷材料中,金属陶瓷刀具更是科技进步和工业革命的结晶。在现代化加工过程中,提高加工效率的最有效方法是采用高速切削加工技术,而现代科学技术和生产的发展越来越多地采用超坚硬、难加工的材料,使刀具的性能成为决定性的因素之一。陶瓷刀具则以其优异的耐热性、耐磨性和化学稳定性,在高速切削领域和难加工材料方面显示出传统刀具无法比拟的优势。新型陶瓷刀具由于有很高的硬度（HRA93～95）,可加工硬度高达HRC65的各类难加工材料,从而避免了退火加工所消耗的电能和时间,工件硬度提高,设备寿命延长。陶瓷刀具是现代结构陶瓷在材料加工中的一个重要应用。虽然陶瓷刀具有着硬质合金无法比拟的优点,但其缺点是抗弯强度偏低,且脆性较大（即断裂韧性低）。微米陶瓷刀片材料的出现,虽使陶瓷刀具材料的性能有所提高,但始终存在一个瓶颈。

1987年,德国的Karch等人首次报道了他们研制的纳米陶瓷具有高的韧性与低温超塑性。比如:平板试件弯曲180℃而不发生裂纹扩展。这些研究成果第一次向世界展示了纳米陶瓷潜在的优异性能。英国著名科学家Kahn在《自然》杂志上撰文说:“纳米陶瓷是解决陶瓷脆性的战略途径”。纳米材料问世以来,几乎渗透到各个学科和各个工程技术领域,引起了世界性的开发热潮,大有掀起第三次产业革命之势。

纳米材料从根本上改变了材料的结构,为克服材料科学研究领域中长期未能解决的问题开辟了新途径。随着纳米技术的广泛应用,纳米陶瓷随之产生,希望以此来克服陶瓷材料的脆性,使陶瓷具有像金属一样的柔韧性和可加工性。许多专家认为,如能解决单相纳米陶瓷的烧结过程中抑制晶粒长大的技术问题,则它将具有高硬度、高韧性、低温超塑性、易加工等优点。纳米陶瓷刀具的开发为进一步提高陶瓷刀具的性能带来了希望。

    三、纳米复合陶瓷刀具的进展

    作为刀片的材料,Ti（C,N）基金属陶瓷是以TiC、TiN硬质相颗粒为主体,添加少量WC、TaC、NbC、HfC、VC、AlN等添加剂中的一种或几种,并以Ni、Mo或Co作粘结剂,通过粉末冶金方法制备的新型颗粒复合硬质材料。国外,Ti（C,N）基金属陶瓷的大量研究始于二十世纪七十年代以后。关于Ti（C,N）基金属陶瓷制备技术方面的专利不断出现,Ti（C,N）基金属陶瓷产品的市场占有额也逐年增加。

    此外,其他体系纳米金属陶瓷的研究也有报道,例如美国Rutgers大学的McCandlish和Kear提出了用喷雾方法制备纳米结构WC/Co粉末,并获得了专利。随着超细粉末制备技术的飞速发展,人们可以用多种方法,如溶胶－凝胶法、微乳液法、CVD法、自蔓延合成、原位生成法、液相分散包裹法等先进的工艺手段制备单相粉末或直接制成纳米－微米复合陶瓷材料,为纳米复合陶瓷刀具的研究、发展和应用提供了良好的基础。

    据有关文献报道,纳米复合陶瓷材料的常规力学性能、蠕变强度和高温性能都有大幅度提高。研究还表明:纳米第二相在一定范围内增加,复合陶瓷的断裂韧性、断裂强度、硬度及高温性能均随之会不同程度的提高。

    国内,复合纳米陶瓷材料的研究起步较晚,但已有多个课题组积极开展了纳米复合陶瓷刀具研究开发工作。2005年“纳米TiN、AlN改性TiC基金属陶瓷刀具制造技术”,已通过鉴定。据《硅酸盐通报》科技信息栏报道[5],这标志着我国利用纳米材料研制的新型金属陶瓷刀具问世。这一纳米TiN改性TiC基金属陶瓷刀具具有优良的力学性能,是一种高技术含量、高附加值的新型刀具。

    四、 结语

新型的陶瓷刀具具有其它刀具材料所无法比拟的优势,高性能陶瓷基纳米复合材料亦为新型陶瓷刀具的开发奠定了基础。纳米改性、纳米复合及超细晶粒陶瓷刀片材料的研究与开发将是今后刀具材料发展的主要方向。纳米材料在刀具运用中还急需解决几个问题:纳米材料与基体的相容性以及刀具与工件材料的相容性问题;纳米材料的制备和添加纳米材料的分散性问题;纳米复合陶瓷刀具材料的晶型结构控制问题等等。新型陶瓷刀具材料的使用,必将促进高效机床及高速切削技术的发展,促进绿色加工技术的发展,同时,这些技术的发展又将对新型的陶瓷刀具材料提出更高、更新的要求。从陶瓷的发展,从陶瓷刀片到金属陶瓷刀片,再到纳米复合陶瓷刀片的科技进步,无不体现了马克思唯物辩证法的伟大。一个小小的刀片再一次向人们印证了马克思主义思想的普遍性和正确性。他将继续指导我们在科学的未知领域探索和实践。（陈子瑛采编） 

·科技成果与信息·

陕西科技大学：环保型多孔陶瓷催化技术

项目简介：本项目采用低温烧结工艺制备具有催化能力持久、效率高、无污染、低成本的多孔陶瓷。该陶瓷能够在低温下完成NO的转化，解决NOX的环境污染问题。我国80%以上的电厂是火力发电，每年尾气净化上的花费达4个亿，几乎全部引进国外的净化装置，其核心部分就是多孔陶瓷催化技术。因此该技术的研究开发有很很好的经济和社会效益，体现绿色环保理念。这一技术由美国Engelhard公司于1977年开发成功，即采用V2O5/TiO2体系SCR催化剂，四年后在日本实现工业化。目前日本已有300多套装置正在运行；德国从80年代引进该技术，已装备的发电厂容量为60GW；美国也正在加紧SCR技术的研究和推广。该技术已经在工业中的到应用，但其关键技术却绝对保密。目前国际上能够生产直接催化多孔蜂窝陶瓷的厂家是美国的康宁公司和日本的三菱公司。

国内对该技术的研究开发刚刚起步，已经初步掌握了第一代催化表面涂敷技术，但其使用寿命短、二次维修费用高，不能作为长久之用。而对于直接催化的多孔蜂窝陶瓷虽有报道，但对其技术方面的深入研究却很少。国内尚无厂家能够生产直接催化NOX的多孔蜂窝陶瓷。本研究以TiO2为主要原料，制备具有整体催化活性的多孔蜂窝陶瓷，为开拓我国脱硝市场和控制环境污染打下基础。

     经济效益：我国是一个燃煤大国，每年仅用于发电的原煤己达4亿吨，电站锅炉NOX的排放量约为600～1600mg/Nm，空气质量己处于中度污染的警戒水平，而NOX则超标达106%，每年用在尾气脱硝净化上的花费超过4个多亿，而主要投资集中在催化剂的选择上，大部分采用国外进口的整体式多孔蜂窝陶瓷催化剂。国家在强制实行严格的排放标准后，仅催化活性多孔蜂窝陶瓷一项将有数千亿的市场份额。该技术研究开发的成功后，不但可以取代国外产品，而且具有不可估量的经济效益。

市场前景：我国80%以上的电厂还是火力发电，汽车工业也仍以燃烧汽油为主，柴油机的使用还占有一定的比例，工业中NOX的排放存在严重问题。而国家政府已经开始严格限制NOX的排放，严重影响了工业的发展，特别是电力工业和汽车工业。火电厂和汽车工业开始引进国外脱硝技术，逐步实现净化装置的更换。国家也号召在2015年实现全部更换，并对更换的单位进行一定的优惠和奖励，这将具有不可估量的广阔市场。（陈子瑛采编）